RU2058203C1

RU2058203C1 - Method of controlling shape and profile of strip, being rolled in four-roll stands with crossing rolls

Info

Publication number: RU2058203C1
Application number: RU93050121A
Authority: RU
Inventors: В.Д. Плахтин
Original assignee: Московский государственный открытый университет
Priority date: 1993-11-02
Filing date: 1993-11-02
Publication date: 1996-04-20

Abstract

FIELD: strip rolling in four-roll rolling stands with crossing in pairs backup and rolling rolls. SUBSTANCE: method comprises steps of controlling form and profile of a strip by turning backup and rolling rolls in a horizontal plane; turning the backup rolls by an angle, being less, than a turning angle of the rolling rolls, engaged with them, providing independent plane-parallel motion of rolls upon constant angle of their crossing. EFFECT: increased flexibility degree of controlling process. 1 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при прокатке полосы в четырехвалковых клетях со скрещивающимися валками. The invention relates to rolling production and can be used when rolling strips in four-roll stands with crossed rolls.

Известен способ регулирования формы и профиля полосы при прокатке в четырехвалковых клетях со скрещивающимися валками (аналог), включающий скрещивание опорных или рабочих валков с осью клети и изменение угла скрещивания при регулировании. A known method of regulating the shape and profile of the strip when rolling in four-roll stands with crossing rolls (analogue), including crossing the support or work rolls with the axis of the stand and changing the angle of crossing during regulation.

Недостатки этого способа повышенный износ рабочих и опорных валков, низкая долговечность подшипников рабочих валков, большие потери энергии вследствие относительного скольжения валков при полном коэффициенте трения и недостаточная эффективность устранения односторонних дефектов формы и профиля полосы. The disadvantages of this method are increased wear of the working and backup rolls, low durability of the bearings of the working rolls, large energy losses due to the relative sliding of the rolls with a full coefficient of friction and the lack of effectiveness in eliminating one-sided defects in the shape and profile of the strip.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является способ регулирования формы и профиля полосы при прокатке в попарно-скрещивающихся верхних и нижних рабочих и опорных валках с параллельной установкой рабочего и опорного валков в каждой паре. The closest technical solution (prototype) is a method of regulating the shape and profile of the strip during rolling in pairwise crossed upper and lower working and backup rolls with parallel installation of the working and backup rolls in each pair.

Недостатки прототипа недостаточная гибкость регулирования формы и профиля полосы и инерционность системы регулирования из-за большой массы одновременно перемещаемых спаренных рабочего и опорного валков, снижающие точность прокатки; нагружение подшипников рабочих валков осевыми нагрузками от контактного взаимодействия с полосой, снижающими работоспособность подшипников; сложность конструкции рабочей клети и большое число механических и гидравлических приводов, снижающих ее надежность; высокая стоимость клети. The disadvantages of the prototype is the lack of flexibility in regulating the shape and profile of the strip and the inertia of the regulation system due to the large mass of simultaneously moving paired work and backup rolls, which reduce the accuracy of rolling; loading of bearings of work rolls with axial loads from contact interaction with the strip, reducing the performance of the bearings; the complexity of the design of the working stand and a large number of mechanical and hydraulic drives that reduce its reliability; high cost of the mill.

Цель изобретения повышение точности прокатки и качества прокатываемых полос за счет увеличения гибкости регулирования формы и профиля полосы и быстродействия системы регулирования, повышение работоспособности подшипников рабочих валков за счет устранения действия на них осевых нагрузок, упрощение конструкции и снижение стоимости клети. The purpose of the invention is to increase the accuracy of rolling and the quality of the rolled strips by increasing the flexibility of regulating the shape and profile of the strip and the speed of the regulation system, increasing the operability of the bearings of the work rolls by eliminating the effect of axial loads on them, simplifying the design and reducing the cost of the stand.

Поставленная цель достигается тем, что опорные валки при скрещивании с осью клети разворачивают в том же направлении, что и сопряженные с ними рабочие валки, на меньший угол, определяемый из условия равенства осевых нагрузок на контакте рабочих валков с опорными и полосой, а регулирование формы и профиля полосы осуществляют путем независимого плоско-параллельного перемещения валков при постоянном угле скрещивания. This goal is achieved by the fact that the support rolls, when crossed with the axis of the stand, are turned in the same direction as the work rolls associated with them, at a smaller angle, determined from the condition of equal axial loads at the contact of the work rolls with the support rolls and the strip, and shape regulation and The profile of the strip is carried out by independent plane-parallel movement of the rolls at a constant angle of crossing.

На фиг. 1 показана схема установки валков со скрещиванием в исходном положении; на фиг. 2 форма очага деформации при скрещивании валков в исходном положении; на фиг. 3 схема установки валков при смещении точки скрещивания относительно оси клети; на фиг. 4 форма очага деформации при смещении точки скрещивания валков относительно оси клети; на фиг.5 положение осей верхних (t. w) и нижних (b.w) рабочих, верхних (t.b.) и нижних (b.b.) опорных валков при некоторых вариантах регулирования формы и профиля полосы без совмещения точек скрещивания; на фиг. 6 план сил и скоростей на контакте рабочего и опорного валков при скрещивании. In FIG. 1 shows a diagram of the installation of rolls with crossing in the initial position; in FIG. 2 form of the deformation zone when crossing rolls in the initial position; in FIG. 3 diagram of the installation of the rolls when the crossing point is displaced relative to the axis of the stand; in FIG. 4 the shape of the deformation zone when the crossing point of the rolls is displaced relative to the axis of the stand; figure 5 the position of the axes of the upper (t. w) and lower (b.w) workers, upper (t.b.) and lower (b.b.) backup rolls with some options for regulating the shape and profile of the strip without combining the crossing points; in FIG. 6 plan of forces and speeds on the contact of the working and backup rolls when crossing.

В соответствии с предлагаемым способом верхний и нижний рабочие валки в исходном положении устанавливают в клети со скрещиванием и разворотом относительно полосы и оси клети в противоположные стороны на угол β_s (фиг. 1). Этот угол выбирается в зависимости от ширины полосы, ее механических характеристик, профилировки и усилия противоизгиба рабочих валков с учетом заданных допусков на поперечную разнотолщинность полосы. На практике величина угла β_s не превышает 2^о.In accordance with the proposed method, the upper and lower work rolls in the initial position are installed in the stand with crossing and turning relative to the strip and the axis of the stand in opposite directions at an angle β _s (Fig. 1). This angle is selected depending on the width of the strip, its mechanical characteristics, profiling and anti-bending forces of the work rolls, taking into account the specified tolerances for the transverse thickness of the strip. In practice, the angle β _s does not exceed 2 ^° .

При прокатке вследствие скрещивания возникает относительное скольжение между рабочими валками и полосой в поперечном направлении, что вызывает действие осевых нагрузок F_s на валки и их подшипники. Эти нагрузки могут быть определены из соотношения
F_s=

1-exp

-3

Q (1)
где ε относительное обжатие;
μ коэффициент трения между валками и полосой;
Q усилие прокатки.When rolling due to crossing, relative sliding occurs between the work rolls and the strip in the transverse direction, which causes axial loads F _s to act on the rolls and their bearings. These loads can be determined from the relation
F _s =

1-exp

-3

Q (1)
where ε is the relative compression;
μ coefficient of friction between the rolls and the strip;
Q rolling force.

Из-за относительного проскальзывания в осевом направлении на контакте между рабочими и опорными валками также возникают осевые нагрузки F_b, направленные противоположно осевым нагрузкам F_s, действующим на контакте рабочих валков с полосой. Осевые нагрузки F_s и F_b зависят от величины угла перекоса α между рабочими и опорными валками. Разница этих нагрузок передается на подшипники рабочих валков. Она достигает существенной величины и снижает работоспособность подшипников. При определенном соотношении между углами β_s и α осевые нагрузки F_s и F_b взаимно уравновешиваются и на подшипники рабочих валков не передаются. Это повышает их работоспособность, не требует установки дополнительных упорных подшипниковых узлов, упрощает конструкцию и снижает стоимость рабочей клети.Due to the relative slip in the axial direction at the contact between the work and backup rolls, axial loads F _b also occur, directed opposite to the axial loads F _s acting on the contact of the work rolls with the strip. The axial loads F _s and F _b depend on the value of the skew angle α between the work and backup rolls. The difference between these loads is transmitted to the bearings of the work rolls. It reaches a significant value and reduces the performance of bearings. At a certain ratio between the angles β _s and α, the axial loads F _s and F _b are mutually balanced and are not transferred to the bearings of the work rolls. This increases their performance, does not require the installation of additional thrust bearing units, simplifies the design and reduces the cost of the working stand.

Взаимное уравновешивание осевых нагрузок F_s и F_b может быть достигнуто при скрещивании опорных валков с осью клети на угол β_b<β_s и их развороте в направлении разворота сопряженных рабочих валков. Это обусловлено различными условиями контактного взаимодействия и коэффициентами трения между рабочими валками, полосой и опорными валками. При равенстве сил F_s и F_b между рабочими и опорными валками возникает скрещивание на угол α= β_s β_b. В соответствии с предлагаемым способом рабочие и опорные валки устанавливают со скрещиванием между собой на угол α и с осью клети на углы соответственно β_s и β_b, при которых осевые нагрузки F_s и F_b уравновешиваются и не передаются на подшипники рабочих валков (фиг. 1).Mutual balancing of the axial loads F _s and F _b can be achieved by crossing the support rolls with the axis of the stand at an angle β _b <β _s and their rotation in the direction of rotation of the mating work rolls. This is due to various conditions of contact interaction and the friction coefficients between the work rolls, the strip and the backup rolls. If the forces F _s and F _{b are} equal between the work and backup rolls, a cross occurs at an angle α = β _s β _b . In accordance with the proposed method, the work and backup rolls are set with crossing each other at an angle α and with the axis of the stand at angles β _s and β _b , respectively, at which the axial loads F _s and F _{b are} balanced and not transmitted to the bearings of the work rolls (Fig. 1).

Осевые нагрузки F_b передаются на подшипниковые узлы опорных валков с подшипниками жидкостного трения (ПЖТ). Однако эти узлы снабжаются мощными роликоупорными подшипниками для восприятия осевых нагрузок, и последние не оказывают существенного влияния на работоспособность подшипников опорных валков.Axial loads F _b are transmitted to the bearing assemblies of the backup rolls with liquid friction bearings (ПЖТ). However, these units are equipped with powerful roller bearings for the perception of axial loads, and the latter do not significantly affect the performance of the bearings of the backup rolls.

В исходном положении проекции осей рабочих и опорных валков на плоскость полосы пересекаются в точке 0 (точка скрещивания), расположенной на пересечении осей клети и прокатки. При этом сечение очага деформации по ширине полосы приобретает симметричную двояковогнутую параболическую форму, эквивалентную установке выпуклых валков с параллельными осями с минимальной толщиной S_o на оси прокатки (фиг. 2). По мере удаления от оси клети на некоторое расстояние l текущая толщина очага деформации S возрастает и достигает максимальной величины на боковых кромках полосы. При изгибе валков под действием усилия прокатки их активная образующая принимает прямолинейную форму, обеспечивающую равномерную вытяжку полосы по ширине и ее правильную геометрическую форму при прокатке.In the initial position, the projections of the axes of the working and backup rolls onto the plane of the strip intersect at point 0 (crossing point), located at the intersection of the axes of the stand and rolling. Moreover, the cross-section of the deformation zone along the strip width acquires a symmetrical biconcave parabolic shape, equivalent to the installation of convex rolls with parallel axes with a minimum thickness S _o on the rolling axis (Fig. 2). As the distance from the cage axis is a certain distance l, the current thickness of the deformation zone S increases and reaches a maximum value at the lateral edges of the strip. When bending the rolls under the action of the rolling force, their active generatrix assumes a rectilinear shape, providing uniform stretching of the strip in width and its correct geometric shape during rolling.

Регулирование формы и профиля полосы заключается в устранении волнистости по краям или коробоватости в центре полосы и ее поперечной разнотолщинности путем изменения обжатия и вытяжки по ширине полосы. Регулирование осуществляют путем плоско-параллельного перемещения рабочих и опорных валков при постоянном угле скрещивания. При этом происходит поперечное перемещение и изменяется положение на полосе точек скрещивания валков. Регулирование возможно как с совмещением точек скрещивания рабочих валков с опорными и полосой, так и без совмещения. The regulation of the shape and profile of the strip consists in eliminating the waviness at the edges or warping in the center of the strip and its transverse difference in thickness by changing the compression and drawing along the width of the strip. Regulation is carried out by plane-parallel movement of the work and backup rolls at a constant angle of crossing. In this case, lateral movement occurs and the position on the strip of crossing points of the rolls changes. Regulation is possible both with the combination of the points of intersection of the work rolls with the support and the strip, and without combining.

При регулировании с совмещением точек скрещивания общую точку скрещивания перемещают в поперечном направлении на участок полосы, где требуется увеличение вытяжки. При перемещении общей точки скрещивания, например из положения 0 в положение 0', на расстояние а от оси прокатки (фиг. 3) форма очага деформации изменяется и становится несимметричной (фиг. 4) при неизмененных начальном зазоре между рабочими валками и положении нажимных винтов. Максимальному обжатию подвергается продольное сечение полосы, проходящее через точку 0', так как в этой точке межвалковый зазор минимальный. Соответственно, в указанном сечении возникает и максимальная вытяжка. В других сечениях обжатиe и вытяжка меньше. Минимальные их значения имеют место на краю полосы с противоположной стороны от оси прокатки. Благодаря изменению положения точки скрещивания по ширине полосы устраняется ее волнистость, коробоватость или серповидность и улучшается плоскостность. When adjusting with the combination of crossing points, the common crossing point is moved in the transverse direction to the strip section where an increase in hood is required. When moving the common crossing point, for example, from position 0 to position 0 ', a distance a from the rolling axis (Fig. 3), the shape of the deformation zone changes and becomes asymmetric (Fig. 4) with the initial clearance between the work rolls and the position of the pressure screws unchanged. The longitudinal section of the strip passing through point 0 'is subjected to maximum compression, since at this point the roll gap is minimal. Accordingly, in the indicated section, the maximum hood also occurs. In other sections, reduction and extraction are less. Their minimum values occur on the edge of the strip on the opposite side of the rolling axis. By changing the position of the crossing point along the width of the strip, its waviness, boxing or crescent shape are eliminated and flatness is improved.

При регулировании углы β_s и β_b скрещивания рабочих и опорных валков остаются неизменными, а перемещение точки скрещивания осуществляется путем их плоско-параллельного перемещения. Это обеспечивает постоянное уравновешивание осевых нагрузок F_b и F_s, действующих на контакте рабочих валков с опорными и полосой, и исключает их действие на подшипники рабочих валков.When adjusting, the angles β _s and β _{b of the} intersection of the work and backup rolls remain unchanged, and the movement of the crossing point is carried out by their plane-parallel movement. This ensures constant balancing of the axial loads F _b and F _s acting on the contact of the work rolls with the backup and the strip, and eliminates their effect on the bearings of the work rolls.

При перемещении точки скрещивания на расстояние а от оси прокатки (фиг. 3) плоско-параллельные перемещения валков coставят:
рабочих e_s=a sin β_s
опорных e_b=a sin β_b. (2)
Эти перемещения невелики. Например, при максимальном перемещении точки скрещивания рабочих валков на край полосы шириной 1500 мм при угле перекоса β_s= 1^o плоско-параллельные перемещения валков составят e_s=750 sin 1^o=13,09 мм. На практике перемещения не превышают четверти ширины полосы, т.е. примерно вдвое меньше. Соответственно меньше и плоско-параллельные перемещения валков. Это предопределяет возможность применения простых средств, например клиновых устройств, для плоско-параллельного перемещения валков при регулировании и упрощение конструкции клети.When moving the crossing point a distance a from the axis of rolling (Fig. 3), plane-parallel movement of the rolls will be:
workers e _s = a sin β _s
supporting e _b = a sin β _b . (2)
These movements are small. For example, with the maximum movement of the point of intersection of the work rolls to the edge of the strip with a width of 1500 mm at an angle of bias β _s = 1 ^o, plane-parallel movements of the rolls will be e _s = 750 sin 1 ^o = 13.09 mm. In practice, the movements do not exceed a quarter of the bandwidth, i.e. about half as much. Accordingly, smaller and plane-parallel movement of the rolls. This makes it possible to use simple tools, such as wedge devices, for plane-parallel movement of the rolls during regulation and simplification of the stand design.

Регулирование профиля (поперечной разнотолщинности) полосы осуществляется путем поперечного перемещения точки скрещивания в сторону увеличения толщины полосы. Соответственно в эту сторону перемещается и максимальное усилие обжатия, благодаря чему происходит выравнивание толщины полосы по ширине и уменьшается поперечная разнотолщинность. Наряду со скрещиванием форма межвалкового зазора при прокатке зависит также от изменения упругой деформации клети (валковой системы, узла нажимных винтов и станин), тепловой деформации и износа валков. Однако определяющим фактором в формировании межвалкового зазора является скрещивание валков. Поэтому при использовании клетей со скрещивающимися валками значительно повышается эффективность применения противоизгиба и дополнительного изгиба валков. Для получения требуемых формы и профиля полосы необходимы значительно меньшие усилия изгиба или противоизгиба, что способствует повышению долговечности валков и их подшипников. The profile (transverse thickness variation) of the strip is regulated by transversely moving the crossing point in the direction of increasing strip thickness. Correspondingly, the maximum compression force also moves in this direction, due to which the strip thickness becomes equal in width and the transverse thickness difference decreases. Along with crossing, the shape of the roll gap during rolling also depends on the change in the elastic deformation of the stand (roll system, assembly of pressure screws and beds), thermal deformation and wear of the rolls. However, the decisive factor in the formation of the roll gap is the crossing of the rolls. Therefore, when using stands with crossed rolls, the efficiency of using anti-bending and additional bending of the rolls is significantly increased. To obtain the required shape and profile of the strip, significantly less bending or anti-bending forces are required, which helps to increase the durability of the rolls and their bearings.

При использовании предлагаемого способа отпадает необходимость в осевой сдвижке рабочих валков, так как поперечное перемещение точки скрещивания эквивалентно осевой сдвижке, и обеспечивается возможность беспрограммной прокатки. При изменении положения точки скрещивания рабочего и опорного валков изменяется положение участков максимального межвалкового давления и соответственно максимального износа валков, что позволяет регулировать и обеспечить равномерный износ валков по длине бочки. Это способствует увеличению срока службы валков и повышению точности прокатки. Кроме того, отпадает необходимость в использовании специального оборудования для сдвижки валков, что упрощает конструкцию и снижает стоимость рабочей клети. When using the proposed method, there is no need for axial shift of the work rolls, since the lateral movement of the crossing point is equivalent to axial shift, and the possibility of programless rolling is provided. When you change the position of the crossing point of the working and backup rolls, the position of the sections of maximum roll pressure and, accordingly, the maximum wear of the rolls changes, which allows you to adjust and ensure uniform wear of the rolls along the length of the barrel. This helps to increase the service life of the rolls and increase the accuracy of rolling. In addition, there is no need to use special equipment for shifting the rolls, which simplifies the design and reduces the cost of the working stand.

Плоско-параллельное перемещение рабочих и опорных валков осуществляется независимо. Поэтому наряду с регулированием формы и профиля полосы при совмещении точек скрещивания рабочих валков с опорными и полосой, при использовании данного способа возможно регулирование без совмещения точек скрещивания. Благодаря независимому перемещению уменьшаются перемещаемые массы валков, что способствует повышению быстродействия системы регулирования и точности прокатки. Plane-parallel movement of work and backup rolls is carried out independently. Therefore, along with regulating the shape and profile of the strip when combining the crossing points of the work rolls with the support rolls and the strip, when using this method, it is possible to regulate without combining the crossing points. Thanks to independent movement, the movable masses of the rolls are reduced, which helps to increase the speed of the control system and the accuracy of rolling.

При вариантах I-III точки 0 скрещивания верхнего и нижнего рабочих валков расположены на оси прокатки, при вариантах IV-VI смещены относительно нее. Точки O_t, O_b скрещивания верхних и нижних пар рабочего и опорного валков смещены относительно точки 0 скрещивания рабочих валков. При вариантах I-II максимальные обжатия и вытяжка больше со стороны скрещивания рабочих и опорных валков, что позволяет устранять одностороннюю волнистость полосы. При регулировании по варианту III увеличиваются обжатия и вытяжка по краям полосы и устраняется ее корсобоватость. Установка валков по вариантам IV-VI может быть использована для устранения поперечной разнотолщинности и односторонней волнистости с различным распределением обжатий и вытяжки по ширине полосы. Возможны и другие варианты регулирования и установки валков, причем для одних и тех же целей могут использоваться различные варианты. Это позволяет изменять относительное положение точек скрещивания рабочих валков с полосой и опорными валками в широких пределах и равномерно распределять износ валков по длине бочки.With options I-III, the points 0 of crossing the upper and lower work rolls are located on the rolling axis, with options IV-VI they are offset relative to it. The points O _t , O _{b of the} intersection of the upper and lower pairs of the working and backup rolls are offset from the point 0 of crossing the working rolls. With options I-II, the maximum reductions and the hood are greater from the side of the crossing of the working and backup rolls, which eliminates the one-sided undulation of the strip. In case of regulation according to option III, the reductions and the hood along the edges of the strip increase and its coarseness is eliminated. The installation of rolls according to options IV-VI can be used to eliminate lateral thickness variation and one-sided undulation with different distribution of compression and drawing along the strip width. There are other options for regulating and installing the rolls, and for the same purpose different options can be used. This allows you to change the relative position of the points of intersection of the work rolls with the strip and backup rolls over a wide range and evenly distribute the wear of the rolls along the length of the barrel.

Угол β_b установки опорных валков относительно оси клети при скрещивании определяется из условия равенства осевых нагрузок F_s и F_b на контакте рабочих валков с полосой и опорными валками на основании теории предварительного смещения сцепленных элементов (микровыступов) по площадке контакта рабочего и опорного валков.Angle β _b installation support rollers relative to the axis of the cage when crossed is determined from the condition that the axial loads F _s and F _b at the contact of work rolls with the strip and the supporting rolls on the basis of preliminary displacement theory of coupled elements (microprojection) at the site of contact of the working and supporting rolls.

Из-за скрещивания (фиг. 6) при вращении рабочий валок проскальзывает относительно опорного в осевом направлении со скоростью
Δ V=V_wsin α ω_w r_wsin α, (3) где V_w и r_w окружная скорость и радиус рабочего валка;
ω_w угловая скорость рабочего валка.Due to the crossing (Fig. 6) during rotation, the work roll slides relative to the support axially with speed
Δ V = V _w sin α ω _w r _w sin α, (3) where V _w and r _{w are the} peripheral speed and radius of the work roll;
ω _{w the} angular velocity of the work roll.

При проскальзывании на рабочий валок со стороны опорного действует осевая нагрузка
F_b= F_wcos α, (4) где F_w осевая нагрузка, действующая на опорный валок со стороны рабочего.When slipping, axial load acts on the work roll from the support side
F _b = F _w cos α, (4) where F _{w is the} axial load acting on the backup roll from the working side.

Ввиду малости угла α можно принять cos α=1 и считать F_b ≈ F_w. При скрещивании валков на угол α в результате их относительного проскальзывания возникают осевые тангенциальные смещения сцепленных элементов по площадке контакта. Вначале происходит деформация элементов и осевая нагрузка возрастает при неполном коэффициенте трения. На некотором удалении от начала площадки контакта происходит срыв сцепленных элементов и начинается скольжение. В момент срыва осевая нагрузка достигает максимальной величины, соответствующей полному коэффициенту трения скольжения материалов валков.Due to the smallness of the angle α, we can take cos α = 1 and assume that F _b ≈ F _w . When the rolls cross at an angle α as a result of their relative slip, axial tangential displacements of the coupled elements along the contact area occur. First, the deformation of the elements occurs and the axial load increases with an incomplete coefficient of friction. At a certain distance from the beginning of the contact area, the disengaged elements break down and sliding begins. At the time of disruption, the axial load reaches a maximum value corresponding to the total coefficient of sliding friction of the roll materials.

Интенсивность нарастания осевых смещений сцепленных элементов, а следовательно, и осевой нагрузки F_b на площадке контакта рабочего и опорного валков, зависит от угла α их относительного переноса. С увеличением α, а соответственно и скорости ΔV осевого проскальзывания, осевая нагрузка возрастает. При распространении скольжения на всю площадку контакта осевая нагрузка достигает максимальной величины и при дальнейшем увеличении угла α не изменяется.The intensity of the increase in the axial displacements of the coupled elements, and hence the axial load F _b at the contact area of the work and backup rolls, depends on the angle α of their relative transfer. With increasing α, and, accordingly, axial slip velocity ΔV, the axial load increases. When the slip spreads over the entire contact area, the axial load reaches its maximum value and does not change with a further increase in the angle α.

На основании результатов исследований величину осевой нагрузки, действующей на рабочий валок со стороны опорного, можно определить из соотношения
F_b=fQψ_τ

(5) где f коэффициент трения скольжения валков;
ψ_τ

(6)
коэффициент тянущего окружного усилия F_τ, действующего на опорный валок со стороны рабочего;
ε_τ

(7)
относительная разность окружных скоростей рабочего V_w и опорного V_bвалков:
V_w= ω_wr_w; V_b= ω_br_b;
ω_b, r_b угловая скорость и радиус опорного валка.Based on the research results, the magnitude of the axial load acting on the work roll from the supporting side can be determined from the relation
F _b = fQψ _τ

(5) where f is the coefficient of friction of the sliding of the rolls;
ψ _τ

(6)
the coefficient of the pulling circumferential force F _τ acting on the backup roll from the side of the worker;
ε _τ

(7)
the relative difference between the peripheral speeds of the working V _w and the reference V _b rolls:
V _w = ω _w r _w ; V _b = ω _b r _b ;
ω _b , r _{b the} angular velocity and radius of the backup roll.

При установившейся скорости прокатки и постоянной окружной скорости опорного валка тянущее окружное усилие определяется только сопротивлением в его подшипниковых узлах и может быть найдено с учетом того, что F_b=F_s, по соотношению
F_τ

(8) где f_m, r_m коэффициент трения и радиус подшипника жидкостного трения опорного валка;
f_r, r_r коэффициент трения и радиус ролико-упорного подшипника опорного валка, воспринимающего осевую нагрузку.With a steady rolling speed and a constant peripheral speed of the backup roll, the pulling circumferential force is determined only by the resistance in its bearing units and can be found taking into account that F _b = F _s , by the ratio
F _τ

(8) where f _m , r _{m is the} coefficient of friction and the radius of the liquid friction bearing of the backup roll;
f _r , r _r the friction coefficient and the radius of the thrust roller bearing of the backup roll, which receives axial load.

Для определения угла α перекоса рабочего и опорного валка воспользуемся соотношением, устанавливающим зависимость между ψ_τ и ε_τ:
A

1-

(9) где А=fa(1/r_w + 1/r_e), (10)
a полуширина площадки контакта валков.To determine the skew angle α of the working and back-up rolls, we use the relation establishing the relationship between ψ _τ and ε _τ :
A

1-

(9) where A = fa (1 / r _w + 1 / r _e ), (10)
a half width of the roll contact area.

При использовании чугунных и стальных рабочих и опорных валков, для которых модули упругости Е одинаковы и коэффициенты Пуассона равны 0,3, величина а на основании теории Герца-Беляева определяется из выражения
a=1,08

(11)
q= Q/e (12)
погонные нормальные усилия, действующие на площадке контакта; вычисляются исходя из допущения, что, ввиду малости угла α, реальная эллиптическая площадка контакта имеет прямоугольную форму; L длина бочки валка.When using cast iron and steel workers and backup rolls, for which the elastic moduli E are the same and the Poisson's ratios are 0.3, the value of a on the basis of the Hertz-Belyaev theory is determined from the expression
a = 1,08

(eleven)
q = Q / e (12)
linear normal forces acting on the contact area; are calculated on the assumption that, due to the smallness of the angle α, the real elliptical contact area has a rectangular shape; L the length of the roll barrel.

При равенстве осевых нагрузок F_b=F_s с учетом выражений (5) и (6) можно записать:
ψ_τ/ε_τ= F_s/fQ α (13)
ε_τ/α= F_τ /F_s (14)
Представим выражение (9) в виде:
A

1-

=

(15)
Подставляя в это выражение (13) и (14), после преобразований получим формулу для определения угла скрещивания рабочих и опорных валков
α

(16)
При настройке прокатной клети по данному способу рабочие валки устанавливают со скрещиванием с осью клети на угол β_s. По формуле (1) определяют осевые нагрузки F_s на контакте рабочих валков с полосой. По формулам (8), (10) вычисляют F_τ и А и, подставляя полученные значения в (16), находят угол α. Устанавливают опорные валки с разворотом относительно оси клети на угол β_b=β_s-α в направлении разворота сопряженных с ними рабочих валков.If the axial loads are equal, F _b = F _s , taking into account expressions (5) and (6), we can write:
ψ _τ / ε _τ = F _s / fQ α (13)
ε _τ / α = F _τ / F _s (14)
We represent expression (9) in the form:
A

1-

=

(fifteen)
Substituting (13) and (14) into this expression, after transformations, we obtain the formula for determining the angle of intersection of the work and backup rolls
α

(16)
When setting up the rolling stand by this method, the work rolls are set with crossing with the axis of the stand at an angle β _s . By the formula (1) determine the axial load F _s at the contact of the work rolls with the strip. By the formulas (8), (10), F _τ and A are calculated and, substituting the obtained values in (16), the angle α is found. Set the backup rolls with a rotation relative to the axis of the stand at an angle β _b = β _s -α in the direction of rotation of the associated work rolls.

В качестве примера определим угол β_b скрещивания опорных валков с осью клети при прокатке горячей полосы и следующих исходных данных: угол скрещивания рабочих валков β_s=1^o(0,0175 рад); усилие прокатки Q=30000 кН; относительное обжатие ε=0,3; коэффициенты трения: валка о полосу μ= 0,3; рабочих и опорных валков f=0,2; в подшипнике жидкостного трения опорного валка f_m= 0,001; в упорном подшипнике качения опорного валка f_r=0,01; радиусы, мм; рабочего валка r_w=400; опорного r_b=800; подшипника жидкостного трения r_m=550; упорного подшипника r_b=280; длина бочки валков L=2000 мм; модуль упругости материала валков Е=215 кН/мм².As an example, we define the angle β _{b of} crossing the support rolls with the axis of the stand during rolling of the hot strip and the following initial data: angle of intersection of the work rolls β _s = 1 ^o (0.0175 rad); rolling force Q = 30000 kN; relative compression ε = 0.3; friction coefficients: roll about strip μ = 0.3; work and backup rolls f = 0.2; in the liquid friction bearing of the backup roll f _m = 0.001; in the thrust bearing of the backup roll f _r = 0,01; radii, mm; work roll r _w = 400; reference r _b = 800; liquid friction bearing r _m = 550; thrust bearing r _b = 280; roll barrel length L = 2000 mm; the elastic modulus of the material of the rolls E = 215 kN / mm ² .

С учетом этих данных получаем: по формуле (1) F_s=2305 кН; по формуле (11) а= 3,294 мм; по формуле (8) F_τ8,0675 кН; по формуле (10) А=0,00247; по формуле (16) α=5,317•10^-4 рад= 0,0305^о. Следовательно, опорные валки должны быть установлены со скрещиванием с осью клети на угол β_b=1-0,0305=0,9695^о.Given these data, we obtain: by the formula (1) F _s = 2305 kN; by the formula (11) a = 3.294 mm; according to the formula (8) F _τ 8.0675 kN; by the formula (10) A = 0.00247; by the formula (16) α = 5.317 • 10 ^-4 rad = 0.0305 ^about . Therefore, the support rolls must be installed with crossing with the axis of the stand at an angle β _b = 1-0.0305 = 0.9695 ^about .

Из приведенного примера видно, что при использовании данного способа угол α скрещивания рабочих валков с опорными невелик. Поэтому скрещивание валков не оказывает существенного влияния на износ их рабочей поверхности. Из этого примера также следует, что при установившемся процессe прокатки тянущее окружное усилие F_τ более чем на два порядка меньше осевого усилия F_s, поэтому усилием F_τ можно пренебречь. Тогда выражение (16) упрощается и принимает вид
α=

1-

(17)
Значения угла α, вычисленные по (16) и (17), практически не отличаются. Так, для приведенного примера по формуле (16) точное значение α= 5,3166659•10^-4 рад, по формуле (17) α=5,3166618•10^-4 рад. Поэтому на практике для вычисления угла α можно пользоваться формулой (17).From the above example, it is seen that when using this method, the angle α of crossing the work rolls with the support rolls is small. Therefore, the crossing of the rolls does not have a significant effect on the wear of their working surface. From this example it also follows that with the steady rolling process, the pulling circumferential force F _{τ is} more than two orders of magnitude less than the axial force F _s , therefore, the force F _τ can be neglected. Then expression (16) is simplified and takes the form
α =

1-

(17)
The values of the angle α calculated from (16) and (17) practically do not differ. So, for the given example, according to the formula (16), the exact value α = 5.3166659 • 10 ^-4 rad, according to the formula (17) α = 5.3166618 • 10 ^-4 rad. Therefore, in practice, to calculate the angle α, one can use formula (17).

Значение угла α, вычисленное по формулам (16) и (17), соответствует неполному коэффициенту трения по площадке контакта между валками и наличию на этой площадке участков сцепления и скольжения. С увеличением угла α осевая нагрузка F_b возрастает и при достижении критического значения α_к=А скольжение распространяется на всю площадку контакта, что соответствует полному коэффициенту трения f между валками. Нагрузка F_b достигает максимальной величины F_bmax=fQ и при дальнейшем увеличении угла α остается неизменной. С учетом этого и условия F_b=F_sвыражение (17) в общем случае принимает вид:
α

(18)
Для приведенного примера критическое значение α_к=А=0,00247 рад=0,1415^о; F_bmax=6000 кН.The value of the angle α, calculated by formulas (16) and (17), corresponds to an incomplete coefficient of friction along the contact area between the rollers and the presence of adhesion and sliding sections on this site. With an increase in the angle α, the axial load F _b increases, and when the critical value α _k = A is reached, sliding extends to the entire contact area, which corresponds to the full coefficient of friction f between the rollers. The load F _b reaches a maximum value F _bmax = fQ and with a further increase in the angle α remains unchanged. In view of this and the condition F _b = F _s, expression (17) in the general case takes the form:
α

(18)
For the given example, the critical value α _k = A = 0.00247 rad = 0.1415 ^o ; F _bmax = 6000 kN.

На практике углы β_s перекоса рабочих валков относительно полосы при скрещивании не превышают 2^о, что соответствует углам α значительно меньшим критического угла α_к. Поэтому при использовании данного способа для определения угла α практически всегда будет справедлива формула (17), и окончательное выражение для определения угла скрещивания опорных валков с осью клети будет иметь вид:
β_b=β_s-A

1-

(19)
Таким образом, применение предлагаемого способа обеспечивает повышение точности прокатки и качества прокатываемых полос за счет увеличения гибкости регулирования формы и профиля полосы и быстродействия системы регулирования, повышение работоспособности подшипников рабочих валков, упрощение конструкции и снижение стоимости клети.In practice, the skew angle β _s of the work rolls relative to the strip in the crossing does not exceed ^about 2, which corresponds to the angles α considerably less than the critical angle α _k. Therefore, when using this method to determine the angle α, formula (17) will almost always be valid, and the final expression for determining the angle of intersection of the support rolls with the axis of the stand will have the form:
β _b = β _s -A

1-

(19)
Thus, the application of the proposed method improves the accuracy of rolling and the quality of the rolled strips by increasing the flexibility of regulating the shape and profile of the strip and the speed of the regulation system, increasing the efficiency of bearings of work rolls, simplifying the design and reducing the cost of the stand.

Claims

METHOD FOR REGULATING THE FORM AND PROFILE OF THE STRIP WHEN ROLLING IN FOUR-ROLLER CELLS WITH CROSSING ROLLS, including the roll of the support rolls relative to the strip when crossing in the direction of the rotation of the work rolls connected with them, by an angle determined from the condition that the axial forces are equal and the axial forces are equal in contact and the axial forces are equal the fact that the regulation is carried out by independent plane-parallel movement of the workers and backup rolls with a shift of the crossing points of the upper and lower pairs of workers and supports s rolls and work rolls each other in the transverse and / or longitudinal directions, respectively, relative to the axes of rolling stand.